Industrias I
72.02
Molinos
72.02 – Industrias I Molienda
2
3 MOLIENDA ...................................................................................................... 3
3.1 Generalidades........................................................................................... 3
3.2 Molinos...................................................................................................... 3
3.3 Elementos Importantes en la Molienda..................................................... 4
3.3.1 Velocidad Crítica................................................................................ 4
3.3.2 Relaciones entre los Elementos Variables......................................... 5
3.3.3 Tamaño Máximo de los Elementos Moledores .................................. 5
3.3.4 Volumen de Carga............................................................................. 5
Potencia ........................................................................................................... 6
3.3.5 Tipos de Molienda: Molienda Húmeda y Molienda Seca ................... 6
3.4 Molino de Barras (Rod Mill)....................................................................... 6
3.5 Molino de Bolas (Ball Mill)......................................................................... 8
3.6 Molino de Compartimientos Múltiples ..................................................... 12
3.7 Molino de Rodillos................................................................................... 12
3.8 Características Generales de los Molinos............................................... 14
3.9 Molino Doppel – Rotator o Double Rotator ............................................. 14
3.9.1 Descripción del Funcionamiento...................................................... 15
3.10 Molinos Semiautógenos y Autógenos.................................................... 18
3.10.1 Momento Actual de la Molienda Semiautógena y Autógena............ 20
3.10.2 El Futuro .......................................................................................... 21
3.11 Lineamientos Generales del Costo de Producción ................................. 21
3.12 Proyección Futura de la Desintegración de Materiales........................... 22
3.13 Bibliografía .............................................................................................. 23
72.02 – Industrias I Molienda
3
3 MOLIENDA
3.1 GENERALIDADES
La molienda es una operación de reducción de tamaño de rocas y minerales de manera
similar a la trituración. Los productos salidos de molienda son más pequeños y de forma
más regular que los salidos de trituración.
Se utiliza fundamentalmente en la fabricación de cemento Portland y en la concentración de
minerales ferrosos y no ferrosos. En cada uno de estos casos, se procesan en el mundo,
alrededor de 2.000 millones de toneladas por año.
También se utilizan en la preparación de combustibles sólidos pulverizados, molienda de
escorias, fabricación de harinas y alimentos balanceados, etc.
3.2 MOLINOS
Se llaman así a las máquinas en donde se produce la operación de molienda. Existen
diversos tipos según sus distintas aplicaciones, los más importantes son:
• de Rulos y Muelas.
• de Discos.
• de Barras.
• de Bolas.
• de Rodillos.
Las de Rulos y Muelas consisten en una pista similar a un recipiente de tipo balde, y un par
de ruedas (muelas) que ruedan por la pista aplastando al material. Este tipo de molinos ha
ido evolucionando hacia el molino que hoy conocemos como de Rodillos.
El molino de Discos consiste en dos discos, lisos o dentados, que están enfrentados y giran
con velocidades opuestas; el material a moler se encuentra entre ambos. Actualmente no se
utiliza.
Los más utilizados en el ámbito industrial son: los de Bolas y Barras, y los de Rodillos en la
industria del cemento. Esquemáticamente pueden concebirse como un cilindro horizontal
que gira y en su interior se encuentran los elementos moledores, los cuales se mueven
libremente; el material a moler ingresa por un extremo del cilindro, es molido por fricción y
percusión de los elementos moledores y sale por el extremo opuesto.
Entrada Salida
Elemementos moledores y material
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3.3 ELEMENTOS IMPORTANTES EN LA MOLIENDA
Existe una serie de elementos importantes que influyen en la molienda de los materiales los
cuales son:
3.1 Velocidad Crítica
3.2 Relaciones entre los elementos variables de los molinos
3.3 Tamaño máximo de los elementos moledores
3.4 Volumen de carga
3.5 Potencia
3.6 Tipos de Molienda: húmeda y seca
3.3.1 Velocidad Crítica
La velocidad crítica para un molino y sus elementos moledoras es aquella que hace que la
fuerza centrífuga que actúa sobre los elementos moledores, equilibre el peso de los mismos
en cada instante. Cuando esto ocurre, los elementos moledores quedan “pegados” a las
paredes internas del molino y no ejercen la fuerza de rozamiento necesaria sobre el
material para producir la molienda, ni la de percusión.
Ej. del cálculo con elementos esféricos.
F centrífuga = m.v2
/R
G.senα (componente centrípeta del peso G)
igualando queda: m.v2
/R = G.senα
si α→90º ⇒ senα→1, reemplazando: G = m.v2
/R
Si G = m.g y v = D.n.π, reemplazando: m.g = m. D2
.n2
.π2
/R
g = 2.D2
.n2
.π2
/D
g = 2.D.n2
.π2
n2
= g/2.D.π2
n = (9,8/2.π2
).1/D
n (rps) = 0,705/ D (m)
nc (rpm) = 42,3 / D (m) nc (rpm) = 76,63 / D (ft)
“La velocidad crítica es función de la inversa de la raíz cuadrada del diámetro del
molino”.
α
G
Fc
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3.3.2 Relaciones entre los Elementos Variables
El diámetro del molino, su velocidad, y el diámetro de los elementos moledores son los
elementos variables. Las relaciones entre ellos son:
• A mayor diámetro de bolas, mayor posibilidad de rotura de partículas grandes
(percusión).
• A menor diámetro de bolas, mayor molienda de partículas pequeñas y capacidad
(por una mayor superficie de los elementos moledores, fricción).
• A mayor diámetro de bolas, mejora la molienda de material duro (percusión).
• Para igual molienda, a mayor diámetro del molino o mayor velocidad, menor el
diámetro necesario de bolas.
3.3.3 Tamaño Máximo de los Elementos Moledores
En los molinos de barras y bolas, los elementos moledores no tiene todos el mismo tamaño,
sino que a partir de un diámetro máximo se hace una distribución de los mismos en
tamaños inferiores.
Para determinar el diámetro máximo se aplica la sig. fórmula:
M (’’) = F(µ).Wi . S(ton/m3
)
K.Cs(%) D(ft)
M: diámetro máximo
F: tamaño de alimentación del 80% de la carga
Wi: Work Index, es una constante adimensional función de la naturaleza del
material molido
K: constante adimensional que vale: bolas→200 y barras→300
Cs: porcentaje de la velocidad crítica
S: peso específico del material a moler
D: diámetro interno del molino
3.3.4 Volumen de Carga
Los molinos de bolas y barras no trabajan totalmente llenos, el volumen ocupado por los
elementos moledores y el material a moler referido al total del cilindro del molino, es lo
que se denomina Volumen de Carga.
V (%) = (V material a moler + V elementos moledores) x 100
V interior del cilindro
Habitualmente es del 30% al 40%, y de este volumen, el material a moler ocupa entre una
30% a un 40%.
72.02 – Industrias I Molienda
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Potencia
La máxima es desarrollada cuando el volumen de carga es del 50% aproximadamente.
Generalmente se trabaja entre un 30% y un 40%, ya que como la curva es bastante plana, el
% de potencia entregado es similar al del 50%.
N
30 40 50 % carga
3.3.5 Tipos de Molienda: Molienda Húmeda y Molienda Seca
La molienda se puede hacer a materiales secos o a suspensiones de sólidos en líquido
(agua), el cual sería el caso de la molienda Húmeda. Es habitual que la molienda sea seca
en la fabricación del cemento Portland y que sea húmeda en la preparación de minerales
para concentración.
Molienda Húmeda Molienda Seca
• Requiere menos potencia por tonelada
tratada.
• Requiere más potencia por tonelada
tratada.
• No requiere equipos adicionales para el
tratamiento de polvos.
• Si requiere equipos adicionales para el
tratamiento de polvos
• Consume más revestimiento (por
corrosión).
• Consume menos revestimiento.
3.4 MOLINO DE BARRAS (ROD MILL)
El molino de Barras está formado por un cuerpo cilíndrico de eje horizontal, que en su
interior cuenta con barras (dispuestas a lo largo del eje) cilíndricas sueltas, de longitud
aproximadamente igual a la del cuerpo del molino. Éste, gira gracias a que posee una
corona, la cual está acoplada a un piñón que se acciona por un motor generalmente
eléctrico.
Las barras se elevan, rodando por las paredes del cilindro hasta una cierta altura, y luego
caen efectuando un movimiento que se denomina “de cascada”. La rotura del material que
se encuentra en el interior del cuerpo del cilindro y en contacto con las barras, se produce
por frotamiento entre barras y superficie del cilindro, o entre barras, y por percusión como
consecuencia de la caída de las barras desde cierta altura.
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El material ingresa por el eje, en un extremo del cilindro y sale por el otro extremo o por el
medio del cilindro, según las distintas formas de descarga: por rebalse (se emplea en
molienda húmeda), periférica central y final (se emplean tanto en molienda húmeda como
en seca).
Por rebalse
Material
molido
Periférica
Central
Material molido
Periférica
Final
Material molido
La relación longitud/diámetro se encuentra acotada entre 1,2/1 y 1,6/1, los diámetros
mayores oscilan entre 3 y 4 metros. La velocidad usual se encuentra entre el 60% y 68% de
la crítica, la máxima puede alcanzar hasta el 70%.
El tamaño del material de alimentación (a moler) debe ser menor o igual a 1” (25,4mm), y
el de salida es de 4 a 35 mallas (pasa el agujero del tamiz de x mallas, lo que significa x
agujeros por pulgada lineal del tamiz).
El cuerpo cilíndrico se construye con chapas de acero curvadas y unidas entre sí por
soldadura eléctrica. La cabeza o fondo del cilindro se construye en hacer moldeado o
fundición, y es de forma ligeramente abombada o cónica. Habitualmente los ejes o
muñones están fundidos con la cabeza pero también pueden estar ensamblados con bridas
atornilladas. Los muñones apoyan sobre cojinetes, uno en cada extremo.
La parte cilíndrica, los fondos y la cámara de molienda, están revestidos interiormente por
placas atornilladas de acero al manganeso o al cromo-molibdeno. Las barras generalmente,
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son de hacer al carbono y su desgaste es alrededor de cinco veces mayor al de los
revestimientos, en las mismas condiciones de trabajo.
3.5 MOLINO DE BOLAS (BALL MILL)
El molino de Bolas, análogamente al de Barras, está formado por un cuerpo cilíndrico de
eje horizontal, que en su interior tiene bolas libres. El cuerpo gira merced al accionamiento
de un motor, el cual mueve un piñón que engrana con una corona que tiene el cuerpo
cilíndrico.
Las bolas se mueven haciendo el efecto “de cascada”, rompiendo el material que se
encuentra en la cámara de molienda mediante fricción y percusión.
Alimentación de Material
Revestimiento
Barras
Rueda Dentada
Muñón y
Cabezal
Cámara de
Molienda
Material
Material
Molido
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El material a moler ingresa por un extremo y sale por el opuesto. Existen dos formas de
descarga: por rebalse (se utiliza para molienda húmeda) y por diafragma (se utiliza para
molienda húmeda y seca).
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Por rebalse
Material
molido
Por diafragma
Material
molido
Diafragma
La relación longitud/diámetro se encuentra acotada entre 1/1 y 5/1, los diámetros mayores
oscilan entre 3 y 4 metros. La velocidad usual se encuentra entre el 65% y 75% de la
crítica, la máxima puede alcanzar hasta el 90%.
El tamaño del material de alimentación (a moler) es función de la dureza del mismo; para
material duro, el 80% de la alimentación debe ser menor a 1”. El tamaño de salida es
inferior a 35 mallas.
En lo que hace a los materiales de recubrimiento interior de la cámara de molienda, y de las
bolas, corresponden análogas consideraciones a las de los molinos de Barras.
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Revestimiento
Bolas -
Compartimiento 1
Alimentación de
Material
Material
Molido
Cámara de
Molienda
Bolas -
Compartimiento 2
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3.6 MOLINO DE COMPARTIMIENTOS MÚLTIPLES
Existen molinos de dos compartimentos que tiene características equivalentes a los
descriptos en los puntos 4 y 5. Constan de dos compartimentos separados en el cilindro del
molino. Éstos pueden contener barras y bolas, o bolas grandes y pequeñas.
Estos tipos de molinos se utilizan para hacer en un mismo aparato la molienda gruesa y la
fina.
La relación longitud/diámetro se encuentra acotada entre 3/1 y 5/1, los diámetros mayores
oscilan entre 1,2 y 4,5 metros y las longitudes entre 6 y 14 metros.
Se han utilizado en la industria del cemento y resultan también adecuados para tratar
grandes volúmenes de materiales duros y abrasivos.
3.7 MOLINO DE RODILLOS
Es muy utilizado en las plantas de molienda de cemento (vía seca).El molino consta de tres
rodillos moledores grandes, los cuales son mantenidos a presión por medio de cilindros
hidráulicos, sobre un mecanismo giratorio con forma de huella. El material a moler se
introduce a través de una boca de alimentación ubicada al costado de la estructura principal,
y cae directamente en las huellas de molido (pistas).
A medida que el material es molido, se va desplazando por fuerza centrífuga, hacia los
bordes del sistema giratorio, ubicándose en el perímetro. Simultáneamente, una corriente
lateral de gas caliente entra fuertemente a la zona de molido a través de un anillo que la
rodea; por su acción, el material molido es levantado hacia la zona superior de la caja y el
producto de medida aceptable pasa a través de un clasificador hacia una puerta de descarga.
El material con medida superior, cae nuevamente a la zona de molido para un molido
“adicional” y así lograr la reducción requerida.
Este molino admite materiales de alimentación de hasta 50 mm(2”). Tiene una capacidad
de molienda entre 50 y 100 tn/hora ; hay unidades que admiten tamaños de alimentación
mayores y por ende tienen mayores capacidades de producción.
El consumo de energía es de alrededor del 50% de la energía consumida por un molino de
Bolas que realice un trabajo equivalente.
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Material a Tratar
Producto Acabado
Separador
Carcaza
Puerta de Montaje
Barras de Tracción
Sección de circulación
libre
Gas CalienteCanal de Gas
Rodillos
Moledores
Lubricación
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3.8 CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LOS MOLINOS
A título ilustrativo, en el siguiente cuadro, se dan las características de los molinos de
Barras, Bolas y Rodillos de tamaños grandes.
Tipo de Molino De Barras De Bolas De Rodillos
Tamaño en pies (metros) D: 10 (3,05)
L: 14 (4,3)
D: 10 (3,05)
L: 16 (4,9)
D: 30 (9,15)
Alto: 70 (21,3)
Potencia máx. en HP 800 1000 2000
Capacidad de producción en
tn/24 hs. 2700 3000 5000
Descarga
Rebalse
Periféricas
Rebalse
Diafragma
Neumática
Molienda
Húmeda
Húmeda y
seca
Húmeda
Húmeda y seca
Humedad < 20%
Una diferencia a tener en cuenta entre los molinos de Bolas y los de Barras (dado que sus
tamaños son similares, así como sus potencias y capacidades) es la máxima velocidad que
pueden alcanzar, en el primero la máxima posible puede llegar a alcanzar hasta un 90% de
la velocidad crítica mientras que en el segundo puede alcanzar hasta un 70% de la
velocidad crítica. Otra diferencia, que se explica más abajo, es el desgaste de los elementos
moledores por tonelada tratada.
3.9 MOLINO DOPPEL – ROTATOR O DOUBLE ROTATOR
El molino Doppel-rotator es una instalación conformada principalmente por un molino de
doble cámara con descarga periférica central, que en los últimos años está tomando un gran
impulso, debido a su uso en la Industria del Cemento para la molienda del crudo además de
uso muy difundido en la industria del oro, cuyo proceso de molienda en seco se llama
“asado”.
Sus principales ventajas son su extraordinario bajo consumo específico de energía respecto
a otros molinos y la posibilidad del uso de gas caliente de recirculación para el secado del
material.
Cabe recordar que el crudo en la industria del cemento está conformado en su mayor parte
por piedras de caliza y arcilla que fueron extraídas de las canteras y luego trituradas.
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3.9.1 Descripción del Funcionamiento
El Doppel-Rotator es principalmente una combinación del molino barrido por aire y del
molino de dos compartimentos. Posee un compartimiento de secado delante del
compartimento de molido para ayudar a reducir el contenido de agua en el mineral.
a) Alimentación y secado del material
El crudo es alimentado al recinto del secado del molino mediante equipos dosificadores, a
través del muñón del cojinete collar, donde unas chapas dispersoras lanzan el material hacia
la corriente de gas.
Al atravesar la cámara de secado pueden eliminarse del material humedades de hasta un 7%
utilizándose gases de escape con 320 °C, y humedades de hasta un 14% cuando se utilizan
gases calientes de hasta 800°C.
En el caso de que el tamaño de grano sea grande, de modo que dificulte el secado o que los
granos tengan elevada humedad, puede conectarse delante del molino un secador vertical (o
de tambor) o una trituradora calentada.
b) Molienda, separación de gruesos y finos, y recirculación de gruesos
Después de su secado, el material es llevado por medio del tabique elevador a la parte de
molienda gruesa del molino.
La molienda gruesa se efectúa en la cámara correspondiente, y luego el material abandona
el molino por el dispositivo de salida central y pasa a través de aerodeslizadores y de un
elevador de cangilones al separador donde es clasificado en gruesos y finos.
Los finos salen directamente después de la separación, al proceso que sigue en la Planta.
Los gruesos pasan en su mayor parte a la cámara refino del molino y solo una pequeña
parte a la cámara de molienda gruesa.
El material grueso que se muele en la cámara de refino pasa nuevamente a través de
aerodeslizadores y de un elevador de cangilones al separador a través del dispositivo de
salida central.
El ciclo de molienda y reflujo de los granos gruesos continúa hasta que los mismos
alcanzan la granulometría adecuada.
c) Salida de gases y separación de polvos
Los gases calientes, así como el aire necesario para la ventilación de la cámara de
molienda, son extraídos del molino a través del dispositivo de salida central.
Pasan a través de un separador de cono donde se separan los gruesos, que vuelven al
molino y los finos que son arrastrados por la corriente de gas hacia el filtro colector.
El desempolvado de los gases se realiza en la instalación de filtros.
En algunas Plantas, se complementa el sistema de desempolvado de gases con la adición de
una cantidad de ciclones en serie previo al pasaje por el filtro colector.
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El material ingresa al molino desde la tolva (5) al compartimento de molienda gruesa (3).
Luego de la molienda primaria el material es descargado neumática y mecánicamente a
través del dispositivo central (1) entre los compartimentos de molienda fina (2) y pasa al
separador intermedio (4) que remueve el material fino (6). La mayor proporción del
sobretamaño del separador (7) es alimentado en el compartimento de molienda fina para
proseguir con la molienda. El resto regresa al compartimento de molienda gruesa para
mejorar las propiedades del material que se está moliendo.
El material molido en el compartimento de finos también se descarga por el dispositivo
central y se separa.
El gas caliente (8) requerido para el secado del material y transporte hacia el exterior del
molino es principalmente succionado a través de la cámara de pre secado al compartimento
de molienda gruesa y extraído por la descarga central. Luego de separar el polvo (9), que se
devuelve al molino, el gas es purificado y enfriado (10) para volver a la atmósfera. En
contraste con un molino de dos compartimentos, el compartimento de molienda fina del
DOUBLE ROTATOR tiene una menor corriente de gas y por lo tanto ofrece óptimas
condiciones para el proceso de molienda. Además, su caída de presión es menor.
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Gas
Material
5
1
3 2
6
7
8
9
Dispositivo
central (1)
Entrada de
gruesos
Entrada
de finos
Molienda
gruesa (3)
Molienda
fina (2)
5 4
6
7
8
10
72.02 – Industrias I Molienda
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3.10 MOLINOS SEMIAUTÓGENOS Y AUTÓGENOS
A principios de los años 80 se desarrolla la molienda semiautógena (SAG) y la autógena
(AG), buscando principalmente reducir los costos operativos al reducirse o eliminarse el
consumo de los elementos de molienda, e igualmente la potencia absorbida por los
molinos. La trituración queda reducida a una sola etapa, en general con un triturador
primario de cono con admisión de hasta 1500 milímetros, entregando un material menor a
los 200 milímetros.
Inicialmente, la molienda SAG presento problemas mecánicos y operativos (principalmente
la estabilidad de operación y la rotura de blindajes). La solución de estos problemas
permitió el aumento del tamaño de los equipos, llegándose actualmente a los 12 metros de
diámetro.
El desarrollo de la molienda AG no ha sido tan impetuoso, debido a que los molinos
requieren características especiales de los minerales a moler.
Los molinos pueden lograr reducciones de tamaño de los 25 centímetros a los 75 micrones
en una etapa, siendo el costo de capital menor al de los otros tipos de molinos.
Los mismos manejan con gran facilidad materiales húmedos y pegajosos.
Mientras los molinos SAG pueden operar con cualquier tipo de mineral al contar con cierta
carga de bolas y trabajan en circuito con un molino secundario de bolas, la molienda AG
total opera con dos molinos autógenos, uno primario de terrones, y uno secundario de
guijarros, y esta condicionada por la molturabilidad del mineral.
Los molinos SAG utilizan una combinación de mineral y una pequeña cantidad de bolas de
acero (entre el 4 y el 15 % del volumen del molino). Los mejores rendimientos se
encuentran cuando el porcentaje varía entre el 6 y el 10 %.
La relación diámetro/longitud varia de 1 a 3 hasta 3 a 1.
El mecanismo de reducción de tamaño es principalmente por abrasión e impacto,
ocurriendo principalmente alrededor de los límites del grano/cristal.
Los molinos AG producen partículas de mayor calidad, dado que no están contaminadas
con el acero de las bolas. Estas flotan mejor (más rápido y de mejor selección).
Estos molinos son más sensitivos a la dureza y tamaño que los otros molinos, siendo por
esto el consumo de energía más variable.
Los molinos AG trabajan mejor con materiales gruesos, que ayudan a la rotura del material.
En cambio, los molinos SAG trabajan mejor con materiales finos, dado que la rotura la
producen principalmente las bolas.
Lo molinos SAG y AG no son buenos para la reducción a tamaños finos y ultrafinos.
Ambos tipos de molienda producen una fracción critica, que debe ser triturada en un
molino de cono para evitar la sobrecarga del molino primario que de otro modo provocaría
la recirculación de este tamaño critico.
Este tamaño crítico es mucho mas critico en la molienda AG por lo que la etapa de
trituración es prácticamente imprescindible. En la molienda SAG, a menudo estos tamaños
críticos pueden ser tolerados por el molino secundario.
En cualquier caso la descarga de los molinos debe ser clasificada en dos o tres fracciones,
mediante cribas vibrantes. La selección de la criba no es sencilla debido a la combinación
de tamaño relativamente fino que deben separar (entre 3 y 12 milímetros) y los tonelajes
importantes que manejan. Además, la superficie de cribado debe ser lo mas resistente
posible a la abrasión (usualmente se utilizan elastómeros).
72.02 – Industrias I Molienda
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La fracción fina obtenida de la criba, junto con la descarga del molino de bolas secundario
en el caso de una molienda SAG o del molino de guijarros en el caso de la molienda AG
debe ser clasificada para cerrar el circuito. La misma se realiza con hidrociclones de gran
diámetro (entre 500 y 625 milímetros), generalmente en baterías. Los materiales a emplear
en la construcción deben soportar la abrasión, cortes e impactos de las partículas. La
tendencia es aumentar el diámetro de los hidrociclones a fin de reducir el número de
unidades en operación.
Los platos de
elevación arrastran
las bolas y material
Las bolas y el
material caen
nuevamente
Dirección de
movimiento del
molino
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3.10.1 Momento Actual de la Molienda Semiautógena y Autógena
Los proyectos mineros realizados en la última década, están en su mayoría basados en
molienda autógena o semiautógena, siendo esta ultima la de mayores capacidades unitarias
de tratamiento ha alcanzado.
Los molinos SAG de 12 metros de diámetro y más de 20 MW de potencia, permiten
alcanzar capacidades del orden de las 2000 toneladas/hora.
72.02 – Industrias I Molienda
21
Estos molinos gigantes presentan grandes problemas de diseño, tanto en lo que respecta a
su estructura mecánica como en el modo de aplicar la potencia requerida para su
accionamiento.
Actualmente, el motor eléctrico esta construido sobre la propia virola del
molino, actuando este como rotor, eliminando de este modo los costosos y
complicados sistemas de accionamiento tradicional (reductor, embrague y
piñón-corona).
Una última tendencia es reemplazar los cojinetes tradicionales en los cuellos de
entrada y salida del molino por apoyos directos flotantes sobre la virola de
modo similar de modo similar a la solución adoptada para el motor eléctrico.
3.10.2 El Futuro
El aumento de capacidad en las plantas de tratamiento va en la dirección de
reducir los costos operativos, como única alternativa de supervivencia frente a
los cada vez más bajos precios de los metales básicos.
Actualmente, los costos promedios de los mayores productores mundiales con
procesos convencionales de molienda-flotación tienen costos de producción del
orden de 0,55/0,70 USD por libra.
Los productores de cobre vía hidrometalúrgica presentan en cambio costos de
producción de 0,30/0,50 USD por libra, siendo esta producción inferior a la
cuarta parte de la producción en plantas convencionales. Estando este proceso,
junto con biometalurgia, están en etapa de desarrollo.
3.11 LINEAMIENTOS GENERALES DEL COSTO DE PRODUCCIÓN
En el caso de los molinos de Barras y Bolas, por ser máquinas sencillas y de gran duración,
pesa más el consumo de energía para la molienda y el de revestimientos y elementos
moledores, que la amortización de la máquina. Hay fórmulas empíricas para determinar el
consumo de energía que, en el caso del molino de Bolas, tienen en cuenta el tonelaje de la
carga del molino (bolas + material a moler) y el diámetro del mismo.
Por otra parte, numerosos estudios sobre el comportamiento de los molinos en trabajos de
minería y la industria del cemento, han permitido determinar los desgastes de los
revestimientos y los elementos moledores. Así, para el molino de Barras, los desgastes de
revestimientos oscilan entre 20 y 200 gr./tn tratada y para los de Bolas, entre 100 y 1000
gr./tn tratada.
En lo que hace a la diferencia entre el uso para minería y para cemento para el molino de
Bolas:
Minería: 100gr./tn tratada
Desgaste de revestimientos
Cemento: 30 gr./tn tratada
72.02 – Industrias I Molienda
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Minería: 300 a 500 gr./tn tratada
Desgaste de bolas
Cemento: 170 a 350 gr./tn tratada
En el caso de los molinos de Rodillos, será necesario considerar convenientemente la
amortización de la máquina, por tratarse de un equipo más complejo que los anteriores.
Esto hace que sólo se apliquen para grandes producciones y utilización a pleno.
3.12 PROYECCIÓN FUTURA DE LA DESINTEGRACIÓN DE MATERIALES
Las máquinas que hemos visto en los capítulos 2 y 3, trabajan todas por fragmentación
mecánica. Al respecto y basándose en la experiencia de más de un siglo de desarrollo y
utilización de estos equipos, se puede inferir hacia dónde se mejorarán los mismos. A
continuación se citarán los aspectos considerados importantes en la futura tendencia:
1) Se construirán máquinas de tamaño y capacidad cada vez mayores, ya que
actualmente el tamaño medio presenta una tendencia creciente.
2) Se mejorará el mantenimiento de las máquinas; se utilizarán con mayor frecuencia
dispositivos auxiliares eléctricos, hidráulicos o neumáticos para permitir
desmontajes más fáciles. En el futuro se intentará utilizar piezas de desgaste
continuo.
3) Las máquinas se adaptarán a aparatos de telemedición y telemando.
4) Se esperan mejoras sobre la calidad de los materiales constructivos y de las piezas a
emplear, con el objeto de dar mayor confiabilidad y continuidad en el trabajo a las
máquinas.
5) Debe esperarse un mayor uso del caucho y de plásticos resistentes en reemplazo de
elementos metálicos e inclusive de revestimientos.
6) No debe esperarse mejoras en cuento a la cinemática de las máquinas, ya que se ha
experimentado mucho y siempre se ha vuelto a los lineamientos clásicos.
7) Se encuentran en experimentación procesos de fragmentación NO mecánica, los
cuales aún no se utilizan industrialmente:
• Procesos Electrotérmicos: fragmentación térmica como resultado de corrientes
inducidas en las rocas a desintegrar.
• Corriente de alta frecuencia (1 a 10 megaciclos seguida de corriente normal):
efecto térmico sobre las rocas que causa su desintegración.
• Procesos Electrohidráulicos.
• Acción bacteriana: produce la pulverización espontánea de la capa de base. En
este caso, de poder llevarse un proceso de este tipo a la práctica industrial se
estaría reemplazando a la tecnología por la biología.
8) Uso de procesos semiautógenos y autógenos, donde se reduce a un mínimo o se
elimina el uso de elementos moledores con lo que la molienda es producida por la
roca de mayor tamaño.
72.02 – Industrias I Molienda
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3.13 BIBLIOGRAFÍA
• “Tecnología de los Aparatos de Fragmentación y de Clasificación Dimensional” E.
C. Blanc. Coleción Rocas y Minerales, Madrid.
• “Trituración, Molienda y Separación de Minerales” Wanganoff. Ed: Alsina.
• “Manual de preparación de Minerales” Taggart.

Apunte molienda

  • 1.
  • 2.
    72.02 – IndustriasI Molienda 2 3 MOLIENDA ...................................................................................................... 3 3.1 Generalidades........................................................................................... 3 3.2 Molinos...................................................................................................... 3 3.3 Elementos Importantes en la Molienda..................................................... 4 3.3.1 Velocidad Crítica................................................................................ 4 3.3.2 Relaciones entre los Elementos Variables......................................... 5 3.3.3 Tamaño Máximo de los Elementos Moledores .................................. 5 3.3.4 Volumen de Carga............................................................................. 5 Potencia ........................................................................................................... 6 3.3.5 Tipos de Molienda: Molienda Húmeda y Molienda Seca ................... 6 3.4 Molino de Barras (Rod Mill)....................................................................... 6 3.5 Molino de Bolas (Ball Mill)......................................................................... 8 3.6 Molino de Compartimientos Múltiples ..................................................... 12 3.7 Molino de Rodillos................................................................................... 12 3.8 Características Generales de los Molinos............................................... 14 3.9 Molino Doppel – Rotator o Double Rotator ............................................. 14 3.9.1 Descripción del Funcionamiento...................................................... 15 3.10 Molinos Semiautógenos y Autógenos.................................................... 18 3.10.1 Momento Actual de la Molienda Semiautógena y Autógena............ 20 3.10.2 El Futuro .......................................................................................... 21 3.11 Lineamientos Generales del Costo de Producción ................................. 21 3.12 Proyección Futura de la Desintegración de Materiales........................... 22 3.13 Bibliografía .............................................................................................. 23
  • 3.
    72.02 – IndustriasI Molienda 3 3 MOLIENDA 3.1 GENERALIDADES La molienda es una operación de reducción de tamaño de rocas y minerales de manera similar a la trituración. Los productos salidos de molienda son más pequeños y de forma más regular que los salidos de trituración. Se utiliza fundamentalmente en la fabricación de cemento Portland y en la concentración de minerales ferrosos y no ferrosos. En cada uno de estos casos, se procesan en el mundo, alrededor de 2.000 millones de toneladas por año. También se utilizan en la preparación de combustibles sólidos pulverizados, molienda de escorias, fabricación de harinas y alimentos balanceados, etc. 3.2 MOLINOS Se llaman así a las máquinas en donde se produce la operación de molienda. Existen diversos tipos según sus distintas aplicaciones, los más importantes son: • de Rulos y Muelas. • de Discos. • de Barras. • de Bolas. • de Rodillos. Las de Rulos y Muelas consisten en una pista similar a un recipiente de tipo balde, y un par de ruedas (muelas) que ruedan por la pista aplastando al material. Este tipo de molinos ha ido evolucionando hacia el molino que hoy conocemos como de Rodillos. El molino de Discos consiste en dos discos, lisos o dentados, que están enfrentados y giran con velocidades opuestas; el material a moler se encuentra entre ambos. Actualmente no se utiliza. Los más utilizados en el ámbito industrial son: los de Bolas y Barras, y los de Rodillos en la industria del cemento. Esquemáticamente pueden concebirse como un cilindro horizontal que gira y en su interior se encuentran los elementos moledores, los cuales se mueven libremente; el material a moler ingresa por un extremo del cilindro, es molido por fricción y percusión de los elementos moledores y sale por el extremo opuesto. Entrada Salida Elemementos moledores y material
  • 4.
    72.02 – IndustriasI Molienda 4 3.3 ELEMENTOS IMPORTANTES EN LA MOLIENDA Existe una serie de elementos importantes que influyen en la molienda de los materiales los cuales son: 3.1 Velocidad Crítica 3.2 Relaciones entre los elementos variables de los molinos 3.3 Tamaño máximo de los elementos moledores 3.4 Volumen de carga 3.5 Potencia 3.6 Tipos de Molienda: húmeda y seca 3.3.1 Velocidad Crítica La velocidad crítica para un molino y sus elementos moledoras es aquella que hace que la fuerza centrífuga que actúa sobre los elementos moledores, equilibre el peso de los mismos en cada instante. Cuando esto ocurre, los elementos moledores quedan “pegados” a las paredes internas del molino y no ejercen la fuerza de rozamiento necesaria sobre el material para producir la molienda, ni la de percusión. Ej. del cálculo con elementos esféricos. F centrífuga = m.v2 /R G.senα (componente centrípeta del peso G) igualando queda: m.v2 /R = G.senα si α→90º ⇒ senα→1, reemplazando: G = m.v2 /R Si G = m.g y v = D.n.π, reemplazando: m.g = m. D2 .n2 .π2 /R g = 2.D2 .n2 .π2 /D g = 2.D.n2 .π2 n2 = g/2.D.π2 n = (9,8/2.π2 ).1/D n (rps) = 0,705/ D (m) nc (rpm) = 42,3 / D (m) nc (rpm) = 76,63 / D (ft) “La velocidad crítica es función de la inversa de la raíz cuadrada del diámetro del molino”. α G Fc
  • 5.
    72.02 – IndustriasI Molienda 5 3.3.2 Relaciones entre los Elementos Variables El diámetro del molino, su velocidad, y el diámetro de los elementos moledores son los elementos variables. Las relaciones entre ellos son: • A mayor diámetro de bolas, mayor posibilidad de rotura de partículas grandes (percusión). • A menor diámetro de bolas, mayor molienda de partículas pequeñas y capacidad (por una mayor superficie de los elementos moledores, fricción). • A mayor diámetro de bolas, mejora la molienda de material duro (percusión). • Para igual molienda, a mayor diámetro del molino o mayor velocidad, menor el diámetro necesario de bolas. 3.3.3 Tamaño Máximo de los Elementos Moledores En los molinos de barras y bolas, los elementos moledores no tiene todos el mismo tamaño, sino que a partir de un diámetro máximo se hace una distribución de los mismos en tamaños inferiores. Para determinar el diámetro máximo se aplica la sig. fórmula: M (’’) = F(µ).Wi . S(ton/m3 ) K.Cs(%) D(ft) M: diámetro máximo F: tamaño de alimentación del 80% de la carga Wi: Work Index, es una constante adimensional función de la naturaleza del material molido K: constante adimensional que vale: bolas→200 y barras→300 Cs: porcentaje de la velocidad crítica S: peso específico del material a moler D: diámetro interno del molino 3.3.4 Volumen de Carga Los molinos de bolas y barras no trabajan totalmente llenos, el volumen ocupado por los elementos moledores y el material a moler referido al total del cilindro del molino, es lo que se denomina Volumen de Carga. V (%) = (V material a moler + V elementos moledores) x 100 V interior del cilindro Habitualmente es del 30% al 40%, y de este volumen, el material a moler ocupa entre una 30% a un 40%.
  • 6.
    72.02 – IndustriasI Molienda 6 Potencia La máxima es desarrollada cuando el volumen de carga es del 50% aproximadamente. Generalmente se trabaja entre un 30% y un 40%, ya que como la curva es bastante plana, el % de potencia entregado es similar al del 50%. N 30 40 50 % carga 3.3.5 Tipos de Molienda: Molienda Húmeda y Molienda Seca La molienda se puede hacer a materiales secos o a suspensiones de sólidos en líquido (agua), el cual sería el caso de la molienda Húmeda. Es habitual que la molienda sea seca en la fabricación del cemento Portland y que sea húmeda en la preparación de minerales para concentración. Molienda Húmeda Molienda Seca • Requiere menos potencia por tonelada tratada. • Requiere más potencia por tonelada tratada. • No requiere equipos adicionales para el tratamiento de polvos. • Si requiere equipos adicionales para el tratamiento de polvos • Consume más revestimiento (por corrosión). • Consume menos revestimiento. 3.4 MOLINO DE BARRAS (ROD MILL) El molino de Barras está formado por un cuerpo cilíndrico de eje horizontal, que en su interior cuenta con barras (dispuestas a lo largo del eje) cilíndricas sueltas, de longitud aproximadamente igual a la del cuerpo del molino. Éste, gira gracias a que posee una corona, la cual está acoplada a un piñón que se acciona por un motor generalmente eléctrico. Las barras se elevan, rodando por las paredes del cilindro hasta una cierta altura, y luego caen efectuando un movimiento que se denomina “de cascada”. La rotura del material que se encuentra en el interior del cuerpo del cilindro y en contacto con las barras, se produce por frotamiento entre barras y superficie del cilindro, o entre barras, y por percusión como consecuencia de la caída de las barras desde cierta altura.
  • 7.
    72.02 – IndustriasI Molienda 7 El material ingresa por el eje, en un extremo del cilindro y sale por el otro extremo o por el medio del cilindro, según las distintas formas de descarga: por rebalse (se emplea en molienda húmeda), periférica central y final (se emplean tanto en molienda húmeda como en seca). Por rebalse Material molido Periférica Central Material molido Periférica Final Material molido La relación longitud/diámetro se encuentra acotada entre 1,2/1 y 1,6/1, los diámetros mayores oscilan entre 3 y 4 metros. La velocidad usual se encuentra entre el 60% y 68% de la crítica, la máxima puede alcanzar hasta el 70%. El tamaño del material de alimentación (a moler) debe ser menor o igual a 1” (25,4mm), y el de salida es de 4 a 35 mallas (pasa el agujero del tamiz de x mallas, lo que significa x agujeros por pulgada lineal del tamiz). El cuerpo cilíndrico se construye con chapas de acero curvadas y unidas entre sí por soldadura eléctrica. La cabeza o fondo del cilindro se construye en hacer moldeado o fundición, y es de forma ligeramente abombada o cónica. Habitualmente los ejes o muñones están fundidos con la cabeza pero también pueden estar ensamblados con bridas atornilladas. Los muñones apoyan sobre cojinetes, uno en cada extremo. La parte cilíndrica, los fondos y la cámara de molienda, están revestidos interiormente por placas atornilladas de acero al manganeso o al cromo-molibdeno. Las barras generalmente,
  • 8.
    72.02 – IndustriasI Molienda 8 son de hacer al carbono y su desgaste es alrededor de cinco veces mayor al de los revestimientos, en las mismas condiciones de trabajo. 3.5 MOLINO DE BOLAS (BALL MILL) El molino de Bolas, análogamente al de Barras, está formado por un cuerpo cilíndrico de eje horizontal, que en su interior tiene bolas libres. El cuerpo gira merced al accionamiento de un motor, el cual mueve un piñón que engrana con una corona que tiene el cuerpo cilíndrico. Las bolas se mueven haciendo el efecto “de cascada”, rompiendo el material que se encuentra en la cámara de molienda mediante fricción y percusión. Alimentación de Material Revestimiento Barras Rueda Dentada Muñón y Cabezal Cámara de Molienda Material Material Molido
  • 9.
    72.02 – IndustriasI Molienda 9 El material a moler ingresa por un extremo y sale por el opuesto. Existen dos formas de descarga: por rebalse (se utiliza para molienda húmeda) y por diafragma (se utiliza para molienda húmeda y seca).
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    72.02 – IndustriasI Molienda 10 Por rebalse Material molido Por diafragma Material molido Diafragma La relación longitud/diámetro se encuentra acotada entre 1/1 y 5/1, los diámetros mayores oscilan entre 3 y 4 metros. La velocidad usual se encuentra entre el 65% y 75% de la crítica, la máxima puede alcanzar hasta el 90%. El tamaño del material de alimentación (a moler) es función de la dureza del mismo; para material duro, el 80% de la alimentación debe ser menor a 1”. El tamaño de salida es inferior a 35 mallas. En lo que hace a los materiales de recubrimiento interior de la cámara de molienda, y de las bolas, corresponden análogas consideraciones a las de los molinos de Barras.
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    72.02 – IndustriasI Molienda 11 Revestimiento Bolas - Compartimiento 1 Alimentación de Material Material Molido Cámara de Molienda Bolas - Compartimiento 2
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    72.02 – IndustriasI Molienda 12 3.6 MOLINO DE COMPARTIMIENTOS MÚLTIPLES Existen molinos de dos compartimentos que tiene características equivalentes a los descriptos en los puntos 4 y 5. Constan de dos compartimentos separados en el cilindro del molino. Éstos pueden contener barras y bolas, o bolas grandes y pequeñas. Estos tipos de molinos se utilizan para hacer en un mismo aparato la molienda gruesa y la fina. La relación longitud/diámetro se encuentra acotada entre 3/1 y 5/1, los diámetros mayores oscilan entre 1,2 y 4,5 metros y las longitudes entre 6 y 14 metros. Se han utilizado en la industria del cemento y resultan también adecuados para tratar grandes volúmenes de materiales duros y abrasivos. 3.7 MOLINO DE RODILLOS Es muy utilizado en las plantas de molienda de cemento (vía seca).El molino consta de tres rodillos moledores grandes, los cuales son mantenidos a presión por medio de cilindros hidráulicos, sobre un mecanismo giratorio con forma de huella. El material a moler se introduce a través de una boca de alimentación ubicada al costado de la estructura principal, y cae directamente en las huellas de molido (pistas). A medida que el material es molido, se va desplazando por fuerza centrífuga, hacia los bordes del sistema giratorio, ubicándose en el perímetro. Simultáneamente, una corriente lateral de gas caliente entra fuertemente a la zona de molido a través de un anillo que la rodea; por su acción, el material molido es levantado hacia la zona superior de la caja y el producto de medida aceptable pasa a través de un clasificador hacia una puerta de descarga. El material con medida superior, cae nuevamente a la zona de molido para un molido “adicional” y así lograr la reducción requerida. Este molino admite materiales de alimentación de hasta 50 mm(2”). Tiene una capacidad de molienda entre 50 y 100 tn/hora ; hay unidades que admiten tamaños de alimentación mayores y por ende tienen mayores capacidades de producción. El consumo de energía es de alrededor del 50% de la energía consumida por un molino de Bolas que realice un trabajo equivalente.
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    72.02 – IndustriasI Molienda 13 Material a Tratar Producto Acabado Separador Carcaza Puerta de Montaje Barras de Tracción Sección de circulación libre Gas CalienteCanal de Gas Rodillos Moledores Lubricación
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    72.02 – IndustriasI Molienda 14 3.8 CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LOS MOLINOS A título ilustrativo, en el siguiente cuadro, se dan las características de los molinos de Barras, Bolas y Rodillos de tamaños grandes. Tipo de Molino De Barras De Bolas De Rodillos Tamaño en pies (metros) D: 10 (3,05) L: 14 (4,3) D: 10 (3,05) L: 16 (4,9) D: 30 (9,15) Alto: 70 (21,3) Potencia máx. en HP 800 1000 2000 Capacidad de producción en tn/24 hs. 2700 3000 5000 Descarga Rebalse Periféricas Rebalse Diafragma Neumática Molienda Húmeda Húmeda y seca Húmeda Húmeda y seca Humedad < 20% Una diferencia a tener en cuenta entre los molinos de Bolas y los de Barras (dado que sus tamaños son similares, así como sus potencias y capacidades) es la máxima velocidad que pueden alcanzar, en el primero la máxima posible puede llegar a alcanzar hasta un 90% de la velocidad crítica mientras que en el segundo puede alcanzar hasta un 70% de la velocidad crítica. Otra diferencia, que se explica más abajo, es el desgaste de los elementos moledores por tonelada tratada. 3.9 MOLINO DOPPEL – ROTATOR O DOUBLE ROTATOR El molino Doppel-rotator es una instalación conformada principalmente por un molino de doble cámara con descarga periférica central, que en los últimos años está tomando un gran impulso, debido a su uso en la Industria del Cemento para la molienda del crudo además de uso muy difundido en la industria del oro, cuyo proceso de molienda en seco se llama “asado”. Sus principales ventajas son su extraordinario bajo consumo específico de energía respecto a otros molinos y la posibilidad del uso de gas caliente de recirculación para el secado del material. Cabe recordar que el crudo en la industria del cemento está conformado en su mayor parte por piedras de caliza y arcilla que fueron extraídas de las canteras y luego trituradas.
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    72.02 – IndustriasI Molienda 15 3.9.1 Descripción del Funcionamiento El Doppel-Rotator es principalmente una combinación del molino barrido por aire y del molino de dos compartimentos. Posee un compartimiento de secado delante del compartimento de molido para ayudar a reducir el contenido de agua en el mineral. a) Alimentación y secado del material El crudo es alimentado al recinto del secado del molino mediante equipos dosificadores, a través del muñón del cojinete collar, donde unas chapas dispersoras lanzan el material hacia la corriente de gas. Al atravesar la cámara de secado pueden eliminarse del material humedades de hasta un 7% utilizándose gases de escape con 320 °C, y humedades de hasta un 14% cuando se utilizan gases calientes de hasta 800°C. En el caso de que el tamaño de grano sea grande, de modo que dificulte el secado o que los granos tengan elevada humedad, puede conectarse delante del molino un secador vertical (o de tambor) o una trituradora calentada. b) Molienda, separación de gruesos y finos, y recirculación de gruesos Después de su secado, el material es llevado por medio del tabique elevador a la parte de molienda gruesa del molino. La molienda gruesa se efectúa en la cámara correspondiente, y luego el material abandona el molino por el dispositivo de salida central y pasa a través de aerodeslizadores y de un elevador de cangilones al separador donde es clasificado en gruesos y finos. Los finos salen directamente después de la separación, al proceso que sigue en la Planta. Los gruesos pasan en su mayor parte a la cámara refino del molino y solo una pequeña parte a la cámara de molienda gruesa. El material grueso que se muele en la cámara de refino pasa nuevamente a través de aerodeslizadores y de un elevador de cangilones al separador a través del dispositivo de salida central. El ciclo de molienda y reflujo de los granos gruesos continúa hasta que los mismos alcanzan la granulometría adecuada. c) Salida de gases y separación de polvos Los gases calientes, así como el aire necesario para la ventilación de la cámara de molienda, son extraídos del molino a través del dispositivo de salida central. Pasan a través de un separador de cono donde se separan los gruesos, que vuelven al molino y los finos que son arrastrados por la corriente de gas hacia el filtro colector. El desempolvado de los gases se realiza en la instalación de filtros. En algunas Plantas, se complementa el sistema de desempolvado de gases con la adición de una cantidad de ciclones en serie previo al pasaje por el filtro colector.
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    72.02 – IndustriasI Molienda 16 El material ingresa al molino desde la tolva (5) al compartimento de molienda gruesa (3). Luego de la molienda primaria el material es descargado neumática y mecánicamente a través del dispositivo central (1) entre los compartimentos de molienda fina (2) y pasa al separador intermedio (4) que remueve el material fino (6). La mayor proporción del sobretamaño del separador (7) es alimentado en el compartimento de molienda fina para proseguir con la molienda. El resto regresa al compartimento de molienda gruesa para mejorar las propiedades del material que se está moliendo. El material molido en el compartimento de finos también se descarga por el dispositivo central y se separa. El gas caliente (8) requerido para el secado del material y transporte hacia el exterior del molino es principalmente succionado a través de la cámara de pre secado al compartimento de molienda gruesa y extraído por la descarga central. Luego de separar el polvo (9), que se devuelve al molino, el gas es purificado y enfriado (10) para volver a la atmósfera. En contraste con un molino de dos compartimentos, el compartimento de molienda fina del DOUBLE ROTATOR tiene una menor corriente de gas y por lo tanto ofrece óptimas condiciones para el proceso de molienda. Además, su caída de presión es menor.
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    72.02 – IndustriasI Molienda 17 Gas Material 5 1 3 2 6 7 8 9 Dispositivo central (1) Entrada de gruesos Entrada de finos Molienda gruesa (3) Molienda fina (2) 5 4 6 7 8 10
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    72.02 – IndustriasI Molienda 18 3.10 MOLINOS SEMIAUTÓGENOS Y AUTÓGENOS A principios de los años 80 se desarrolla la molienda semiautógena (SAG) y la autógena (AG), buscando principalmente reducir los costos operativos al reducirse o eliminarse el consumo de los elementos de molienda, e igualmente la potencia absorbida por los molinos. La trituración queda reducida a una sola etapa, en general con un triturador primario de cono con admisión de hasta 1500 milímetros, entregando un material menor a los 200 milímetros. Inicialmente, la molienda SAG presento problemas mecánicos y operativos (principalmente la estabilidad de operación y la rotura de blindajes). La solución de estos problemas permitió el aumento del tamaño de los equipos, llegándose actualmente a los 12 metros de diámetro. El desarrollo de la molienda AG no ha sido tan impetuoso, debido a que los molinos requieren características especiales de los minerales a moler. Los molinos pueden lograr reducciones de tamaño de los 25 centímetros a los 75 micrones en una etapa, siendo el costo de capital menor al de los otros tipos de molinos. Los mismos manejan con gran facilidad materiales húmedos y pegajosos. Mientras los molinos SAG pueden operar con cualquier tipo de mineral al contar con cierta carga de bolas y trabajan en circuito con un molino secundario de bolas, la molienda AG total opera con dos molinos autógenos, uno primario de terrones, y uno secundario de guijarros, y esta condicionada por la molturabilidad del mineral. Los molinos SAG utilizan una combinación de mineral y una pequeña cantidad de bolas de acero (entre el 4 y el 15 % del volumen del molino). Los mejores rendimientos se encuentran cuando el porcentaje varía entre el 6 y el 10 %. La relación diámetro/longitud varia de 1 a 3 hasta 3 a 1. El mecanismo de reducción de tamaño es principalmente por abrasión e impacto, ocurriendo principalmente alrededor de los límites del grano/cristal. Los molinos AG producen partículas de mayor calidad, dado que no están contaminadas con el acero de las bolas. Estas flotan mejor (más rápido y de mejor selección). Estos molinos son más sensitivos a la dureza y tamaño que los otros molinos, siendo por esto el consumo de energía más variable. Los molinos AG trabajan mejor con materiales gruesos, que ayudan a la rotura del material. En cambio, los molinos SAG trabajan mejor con materiales finos, dado que la rotura la producen principalmente las bolas. Lo molinos SAG y AG no son buenos para la reducción a tamaños finos y ultrafinos. Ambos tipos de molienda producen una fracción critica, que debe ser triturada en un molino de cono para evitar la sobrecarga del molino primario que de otro modo provocaría la recirculación de este tamaño critico. Este tamaño crítico es mucho mas critico en la molienda AG por lo que la etapa de trituración es prácticamente imprescindible. En la molienda SAG, a menudo estos tamaños críticos pueden ser tolerados por el molino secundario. En cualquier caso la descarga de los molinos debe ser clasificada en dos o tres fracciones, mediante cribas vibrantes. La selección de la criba no es sencilla debido a la combinación de tamaño relativamente fino que deben separar (entre 3 y 12 milímetros) y los tonelajes importantes que manejan. Además, la superficie de cribado debe ser lo mas resistente posible a la abrasión (usualmente se utilizan elastómeros).
  • 19.
    72.02 – IndustriasI Molienda 19 La fracción fina obtenida de la criba, junto con la descarga del molino de bolas secundario en el caso de una molienda SAG o del molino de guijarros en el caso de la molienda AG debe ser clasificada para cerrar el circuito. La misma se realiza con hidrociclones de gran diámetro (entre 500 y 625 milímetros), generalmente en baterías. Los materiales a emplear en la construcción deben soportar la abrasión, cortes e impactos de las partículas. La tendencia es aumentar el diámetro de los hidrociclones a fin de reducir el número de unidades en operación. Los platos de elevación arrastran las bolas y material Las bolas y el material caen nuevamente Dirección de movimiento del molino
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    72.02 – IndustriasI Molienda 20 3.10.1 Momento Actual de la Molienda Semiautógena y Autógena Los proyectos mineros realizados en la última década, están en su mayoría basados en molienda autógena o semiautógena, siendo esta ultima la de mayores capacidades unitarias de tratamiento ha alcanzado. Los molinos SAG de 12 metros de diámetro y más de 20 MW de potencia, permiten alcanzar capacidades del orden de las 2000 toneladas/hora.
  • 21.
    72.02 – IndustriasI Molienda 21 Estos molinos gigantes presentan grandes problemas de diseño, tanto en lo que respecta a su estructura mecánica como en el modo de aplicar la potencia requerida para su accionamiento. Actualmente, el motor eléctrico esta construido sobre la propia virola del molino, actuando este como rotor, eliminando de este modo los costosos y complicados sistemas de accionamiento tradicional (reductor, embrague y piñón-corona). Una última tendencia es reemplazar los cojinetes tradicionales en los cuellos de entrada y salida del molino por apoyos directos flotantes sobre la virola de modo similar de modo similar a la solución adoptada para el motor eléctrico. 3.10.2 El Futuro El aumento de capacidad en las plantas de tratamiento va en la dirección de reducir los costos operativos, como única alternativa de supervivencia frente a los cada vez más bajos precios de los metales básicos. Actualmente, los costos promedios de los mayores productores mundiales con procesos convencionales de molienda-flotación tienen costos de producción del orden de 0,55/0,70 USD por libra. Los productores de cobre vía hidrometalúrgica presentan en cambio costos de producción de 0,30/0,50 USD por libra, siendo esta producción inferior a la cuarta parte de la producción en plantas convencionales. Estando este proceso, junto con biometalurgia, están en etapa de desarrollo. 3.11 LINEAMIENTOS GENERALES DEL COSTO DE PRODUCCIÓN En el caso de los molinos de Barras y Bolas, por ser máquinas sencillas y de gran duración, pesa más el consumo de energía para la molienda y el de revestimientos y elementos moledores, que la amortización de la máquina. Hay fórmulas empíricas para determinar el consumo de energía que, en el caso del molino de Bolas, tienen en cuenta el tonelaje de la carga del molino (bolas + material a moler) y el diámetro del mismo. Por otra parte, numerosos estudios sobre el comportamiento de los molinos en trabajos de minería y la industria del cemento, han permitido determinar los desgastes de los revestimientos y los elementos moledores. Así, para el molino de Barras, los desgastes de revestimientos oscilan entre 20 y 200 gr./tn tratada y para los de Bolas, entre 100 y 1000 gr./tn tratada. En lo que hace a la diferencia entre el uso para minería y para cemento para el molino de Bolas: Minería: 100gr./tn tratada Desgaste de revestimientos Cemento: 30 gr./tn tratada
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    72.02 – IndustriasI Molienda 22 Minería: 300 a 500 gr./tn tratada Desgaste de bolas Cemento: 170 a 350 gr./tn tratada En el caso de los molinos de Rodillos, será necesario considerar convenientemente la amortización de la máquina, por tratarse de un equipo más complejo que los anteriores. Esto hace que sólo se apliquen para grandes producciones y utilización a pleno. 3.12 PROYECCIÓN FUTURA DE LA DESINTEGRACIÓN DE MATERIALES Las máquinas que hemos visto en los capítulos 2 y 3, trabajan todas por fragmentación mecánica. Al respecto y basándose en la experiencia de más de un siglo de desarrollo y utilización de estos equipos, se puede inferir hacia dónde se mejorarán los mismos. A continuación se citarán los aspectos considerados importantes en la futura tendencia: 1) Se construirán máquinas de tamaño y capacidad cada vez mayores, ya que actualmente el tamaño medio presenta una tendencia creciente. 2) Se mejorará el mantenimiento de las máquinas; se utilizarán con mayor frecuencia dispositivos auxiliares eléctricos, hidráulicos o neumáticos para permitir desmontajes más fáciles. En el futuro se intentará utilizar piezas de desgaste continuo. 3) Las máquinas se adaptarán a aparatos de telemedición y telemando. 4) Se esperan mejoras sobre la calidad de los materiales constructivos y de las piezas a emplear, con el objeto de dar mayor confiabilidad y continuidad en el trabajo a las máquinas. 5) Debe esperarse un mayor uso del caucho y de plásticos resistentes en reemplazo de elementos metálicos e inclusive de revestimientos. 6) No debe esperarse mejoras en cuento a la cinemática de las máquinas, ya que se ha experimentado mucho y siempre se ha vuelto a los lineamientos clásicos. 7) Se encuentran en experimentación procesos de fragmentación NO mecánica, los cuales aún no se utilizan industrialmente: • Procesos Electrotérmicos: fragmentación térmica como resultado de corrientes inducidas en las rocas a desintegrar. • Corriente de alta frecuencia (1 a 10 megaciclos seguida de corriente normal): efecto térmico sobre las rocas que causa su desintegración. • Procesos Electrohidráulicos. • Acción bacteriana: produce la pulverización espontánea de la capa de base. En este caso, de poder llevarse un proceso de este tipo a la práctica industrial se estaría reemplazando a la tecnología por la biología. 8) Uso de procesos semiautógenos y autógenos, donde se reduce a un mínimo o se elimina el uso de elementos moledores con lo que la molienda es producida por la roca de mayor tamaño.
  • 23.
    72.02 – IndustriasI Molienda 23 3.13 BIBLIOGRAFÍA • “Tecnología de los Aparatos de Fragmentación y de Clasificación Dimensional” E. C. Blanc. Coleción Rocas y Minerales, Madrid. • “Trituración, Molienda y Separación de Minerales” Wanganoff. Ed: Alsina. • “Manual de preparación de Minerales” Taggart.